DE19812348A1

DE19812348A1 - Device transmitting magnetic force

Info

Publication number: DE19812348A1
Application number: DE19812348A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schroetter
Original assignee: LOBINGER ALFRED ALEXANDER; LOBINGER KARL ALFONS MARIA; LOBINGER KARL ALFRED JOHANN
Current assignee: LOBINGER ALFRED ALEXANDER; LOBINGER KARL ALFONS MARIA; LOBINGER KARL ALFRED JOHANN
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2018-03-21
Also published as: DE19812348C2

Abstract

A device transmitting magnetic force has at least two rotatable elements which each have one or more magnet spirals (12-32). The rotatable elements are at least partly able to be accommodated inside one another and are designed so that the turn density of the magnet spirals of an accommodated rotatable element is at least twice as large as the turn density of the magnet spirals of a neighboring rotatable element accommodating this. The rotatable elements consist of the magnet spirals and the magnet spirals are supported in rotatable fashion in their end regions. The rotatable elements comprise a first and a second rotatable main body (20) which both have one or more magnet spirals.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Kraftübertragungsvorrichtung mit wenigstens zwei rotierbaren Elementen, die jeweils eine oder mehrere Magnet spiralen aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftübertragungs system.The present invention relates to a magnetic power transmission device with at least two rotatable elements, each one or more magnets have spirals. The present invention further relates to a power transmission system.

Bekannte Kraftübertragungsvorrichtungen dienen zur verlustarmen Übertragung von Kräften zwischen zwei oder mehr drehbaren und achsparallel angeordneten Körpern. Die Kraftübertragung erfolgt dabei auf magnetischem Wege, was gegen über mechanischen Auführungsformen den Vorteil eines geringeren Verschleißes und somit einer höheren Lebensdauer bietet. Ferner ergeben sich bei mechanisch betriebenen Vorrichtungen Probleme einer kontinuierlichen und ausreichenden Schmierung sowie einer exakten Lagerung und Fertigung der verwendeten Kom ponenten. In der EP 0 681 757 wird eine gattungsbildende magnetische Kraftüber tragungsvorrichtung offenbart, die aus zwei oder mehr rotierbaren walzenförmigen Körpern besteht, die zueinander benachbart angeordnet sind. Hier wird ein hoher Wirkungsgrad dadurch erreicht, daß die Magnetspiralen im Umfangsbereich der Walzen derart angeordnet sind, daß gleiche Pole nach außen weisen, so daß ein Abstoßungseffekt zwischen den Walzen bzw. den Magnetspiralen vorliegt. Eine derartige Kraftübertragung ist verhältnismäßig verlustarm, was auch die Übertra gung sehr hoher Drehzahlen ermöglicht. Der bekannten Kraftübertragungsvorrich tung ist es jedoch nachteilig, daß diese lediglich als Kupplung einsetzbar ist, was den Einsatzbereich entsprechend beschränkt.Known power transmission devices are used for low-loss transmission of forces between two or more rotatable and axially parallel Bodies. The power is transmitted magnetically, which is against mechanical advantages have the advantage of less wear and thus offers a longer service life. Furthermore, mechanically operated devices problems of a continuous and sufficient Lubrication and an exact storage and manufacture of the used Kom components. In EP 0 681 757 a generic magnetic force is transferred Carrier disclosed, which consists of two or more rotatable roller-shaped There are bodies that are arranged adjacent to each other. Here is a high one Efficiency achieved in that the magnetic spirals in the peripheral region of the Rollers are arranged such that the same poles point outwards, so that a There is repulsion effect between the rollers or the magnetic spirals. A such power transmission is relatively low loss, which is also the transfer Very high speeds possible. The well-known power transmission device However, it is disadvantageous that this can only be used as a clutch, what limited the area of application accordingly.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gattungsgemäße Kraftübertra gungsvorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß diese für unterschiedliche An wendungsarten einsetzbar ist.It is the object of the present invention a generic power transmission supply device to further develop that these for different An types of application can be used.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer gattungsgemäßen Kraftübertragungsvor richtung dadurch gelöst, die rotierbaren Elemente wenigstens teilweise ineinander aufnehmbar und derart ausgeführt sind, daß die Gangdichte der Magnetspiralen eines aufgenommenen rotierbaren Elementes wenigstens doppelt so groß ist wie die Gangdichte der Magnetspiralen eines benachbarten, dieses aufnehmenden ro tierbaren Elementes. Dadurch wird zum einen das Drehmoment erhöht, zum ande ren ergibt sich der Vorteil, daß sich entsprechend der Funktionsweise eines Getrie bes unterschiedliche Drehzahlen der eingesetzten rotierbaren Elemente bzw. Ma gnetspiralen einstellen. Durch die erfindungsgemäße Erhöhung der Gangdichte der Magnetspiralen von den jeweils äußeren zu den benachbarten innenliegenden ro tierbaren Elementen wird es möglich, daß die Geschwindigkeit sowie das Drehmo ment der rotierbaren Elemente schrittweise zunimmt. Entsprechend ergibt sich die Möglichkeit, daß die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung nicht nur als Kupplung, sondern vorteilhaft auch als Getriebe einsetzbar ist.This task is based on a generic power transmission direction solved thereby, the rotatable elements at least partially into each other are recordable and designed such that the pitch of the magnetic spirals of a received rotatable element is at least twice as large as the pitch of the magnetic spirals of an adjacent ro receiving this animal element. On the one hand, this increases the torque, on the other ren gives the advantage that there is a function of a transmission bes different speeds of the rotatable elements or Ma used Set the gnet spirals. By increasing the pitch of the invention Magnetic spirals from the outer to the neighboring inner ro Tierbare elements it is possible that the speed and the torque ment of the rotatable elements increases gradually. The result is accordingly Possibility that the power transmission device according to the invention not only as Coupling, but can also be used advantageously as a transmission.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die ro tierbaren Elemente aus den Magnetspiralen bestehen und die Magnetspiralen in ihren Endbereichen drehbar gelagert sind. Es ist somit nicht zwingend erforderlich, daß die Magnetspiralen bei entsprechend stabiler Ausführung auf Trägern oder Grundkörpern aufgebracht werden müssen.In a further embodiment of the present invention it is provided that the ro animalable elements consist of the magnetic spirals and the magnetic spirals in their end areas are rotatably mounted. It is therefore not absolutely necessary that the magnetic spirals with a correspondingly stable design on carriers or Basic bodies must be applied.

Die rotierbaren Elemente können einen ersten und einen zweiten rotierbaren Grundkörper umfassen, die beide eine oder mehrere Magnetspiralen aufweisen, wobei der erste Grundkörper eine Ausnehmung aufweist, in der der zweite Grund körper wenigstens teilweise aufnehmbar ist und wobei sich die Pole der Magnetspi ralen des ersten Grundkörpers von dem Innenumfang der Ausnehmung und die Pole der Magnetspiralen des zweiten Grundkörpers von dessen Außenumfang er strecken. Die Grundkörper können walzenförmig ausgeführt sein, wobei zumindest der außenliegende Grundkörper als Hohlwalze ausgeführt ist. Sind nur zwei Grund körper vorgesehen, wird der äußere von einer Antriebseinheit angetrieben, wäh rend der innere Grundkörper als Abtriebselement dient. Bei einer Verdopplung der Gangdichte der Magnetspirale des inneren Grundkörpers ergibt sich eine Ver dopplung dessen Rotationsgeschwindigkeit sowie des Drehmomentes.The rotatable elements can have a first and a second rotatable Include base body, both of which have one or more magnetic spirals, wherein the first base body has a recess in which the second base body is at least partially recordable and the poles of the magnetic mirror ralen of the first body from the inner circumference of the recess and the Pole of the magnetic spirals of the second base body from its outer circumference stretch. The base body can be designed in the form of a roller, at least the outer base body is designed as a hollow roller. Are just two reason body provided, the outer is driven by a drive unit, weh rend the inner body serves as an output element. If the The pitch of the magnetic spiral of the inner base body results in a Ver doubling its rotational speed and torque.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das der zweite Grundkörper eine Ausnehmung zur Aufnahme weiterer rotierbarer Grundkörper aufweist, wobei die weiteren Grundkörper jeweils eine Ausnehmung und eine oder mehrere Magnetspiralen aufweisen und wobei sich die Pole der Magnetspiralen jeweils an dem Außenum fang der Grundkörper sowie an dem Innenumfang der Ausnehmung erstrecken. Dadurch wird es möglich, weitere rotierbare Grundkörper mit Magnetspiralen vor zusehen, die jeweils ineinander aufgenommen sind, wobei erfindungsgemäß die Magnetspiralen eines innenliegenden Grundkörpers wenigstens die doppelte Gangdichte aufweisen wie die Magnetspiralen eines diesen aufnehmenden, be nachbarten Grundkörpers. Auf diese Weise ist eine weitere Steigerung von Drehmoment und Geschwindigkeit erzielbar, wobei beide Größen von Grundkörper zu Grundkörper nach innen zunehmen. Um eine Kraftübertragung zu den jeweils benachbarten Magnetspiralen sicherzustellen, sind diese derart angeordnet, daß sich die Pole der Magnetspiralen an dem Außenumfang der Grundkörper sowie an dem Innenumfang der Ausnehmung erstrecken. Auf diese Weise wird sicherge stellt, daß eine beidseitige Kraftübertragung stattfindet. Lediglich bei dem äußersten sowie bei dem innersten Grundkörper ist es ausreichend, daß die Magnetspiralen entsprechend nur nach innen bzw. nur nach außen ausgerichtet sind. Der an inner ster Position befindliche Grundkörper dient als Abtriebselement der Kraftübertra gungsvorrichtung.It is particularly advantageous if the second base body has a recess for receiving further rotatable base body, the further Base body each have a recess and one or more magnetic spirals have and the poles of the magnetic spirals each on the outer circumference catch the base body and extend on the inner circumference of the recess. This makes it possible to provide further rotatable basic bodies with magnetic spirals watch, which are each included in each other, wherein according to the invention Magnetic spirals of an inner body at least twice Have pitch like the magnetic spirals of a receiving one, be neighboring body. In this way there is a further increase in Torque and speed achievable, with both sizes of main body to increase base body inwards. To transfer power to each ensure adjacent magnetic spirals, they are arranged such that the poles of the magnetic spirals on the outer circumference of the base body as well extend the inner circumference of the recess. In this way it is secured represents that a two-way power transmission takes place. Only the outermost as well as with the innermost body, it is sufficient that the magnetic spirals are accordingly only oriented inwards or outwards. The one on the inside The main body located in the position serves as the output element of the power transmission supply device.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Magnetspiralen der Elemente aus versetzt oder in Reihe angeordneten Magnetelementen bestehen. Somit kann eine einer idealen Spirale nahekommende Form der Magnetspiralen erzielt werden.It is particularly advantageous if the magnetic spirals of the elements are offset or magnetic elements arranged in series. So one can ideal spiral approximate shape of the magnetic spirals can be achieved.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß der Stei gungswinkel der Magnetspiralen 2° bis etwa 60°, vorzugsweise 5° bis 30° und ins besondere etwa 15° beträgt. Durch eine günstige Wahl des Steigungswinkels kann ein gleichförmiges Gleiten der Magnetspiralen der benachbarten Körper erfolgen und ein unerwünschter Schlupf weitgehend verhindert werden.In a further embodiment of the present invention it is provided that the Stei supply angle of the magnetic spirals 2 ° to about 60 °, preferably 5 ° to 30 ° and ins special is about 15 °. By a favorable choice of the pitch angle the magnetic spirals of the neighboring bodies slide smoothly and undesirable slippage can be largely prevented.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Ele mente eine zylindrische Außen- und Innenfläche aufweisen. Dadurch wird es mög lich, den Luftwiderstand bei der Rotation gering zu halten.In a further embodiment of the present invention it is provided that the Ele elements have a cylindrical outer and inner surface. This makes it possible Lich to keep the air resistance low during rotation.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Magnetspiralen von einer Schicht nicht ma gnetischen Materials umgeben sind, das insbesondere aus Titan, Edelmetall, Kunststoff oder Keramik besteht und vorzugsweise eine Stärke von unter 0,2 mm aufweist. Dadurch ist ein besonders geringer Luftwiderstand erreichbar.It is particularly advantageous if the magnetic spirals do not measure from one layer surrounded by genetic material, which is made in particular of titanium, precious metal, Plastic or ceramic and preferably a thickness of less than 0.2 mm having. As a result, particularly low air resistance can be achieved.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die ro tierbaren Elemente durch einen Abstand von weniger als ein Hundertstel, vorzugs weise etwa ein Tausendstel, ihres Durchmessers voneinander getrennt sind. Da durch wird zum einen eine verlustarme Kraftübertragung zwischen den Elementen gewährleistet und zum anderen werden geringe beispielsweise temperaturbedingte Verformungen zugelassen. In a further embodiment of the present invention it is provided that the ro animalable elements by a distance of less than a hundredth, preferably about a thousandth of their diameter separated. There on the one hand, this results in low-loss power transmission between the elements guaranteed and on the other hand low temperature-related ones, for example Deformations allowed.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, daß die Elemente eine nicht unterstützte Länge von etwa dem 1 bis 50-fachen, vorzugsweise dem etwa 2-fachen des Durchmessers aufweisen. Grundsätzlich ist es möglich, die Abmessungen der Elemente in weiten Bereichen an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen. Falls eine den Durchmesser erheblich übersteigende Länge der Elemente erforderlich oder gewünscht ist, kann jedes der Elemente auch mit mehreren Lagern unterstützt werden.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided hen the elements have an unsupported length of about 1 to 50 times, preferably have about 2 times the diameter. Basically is it is possible to adapt the dimensions of the elements in wide ranges to the respective Adapt requirements. If it is considerably larger than the diameter Length of the elements required or desired, each of the elements can also be supported with multiple bearings.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftübertragungssystem mit einer er findungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung, mit einer Antriebseinheit mit An triebswelle sowie mit einer Abtriebswelle, die mit einer Last verbindbar ist, wobei das äußerste der rotierbaren Elemente der Kraftübertragungsvorrichtung durch die Antriebseinheit und die Abtriebswelle durch das innerste der rotierbaren Elemente antreibbar ist. Somit kann erreicht werden, daß die Geschwindigkeit und das Drehmoment der Abtriebswelle in Abhängigkeit von der Anzahl der eingesetzten rotierbaren Elemente wählbar ist.The present invention further relates to a power transmission system with a he Power transmission device according to the invention, with a drive unit with An drive shaft and with an output shaft which can be connected to a load, wherein the outermost of the rotatable elements of the power transmission device through the Drive unit and the output shaft through the innermost of the rotatable elements is drivable. It can thus be achieved that the speed and the Torque of the output shaft depending on the number of used rotatable elements is selectable.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Steuereinheit und zwei damit verbundene Sensoren vorgesehen sind, durch die die Position der Antriebswelle und/oder des äußeren rotierbaren Elementes sowie die Position der Abtriebswelle und/oder des innersten rotierbaren Elementes erfaßbar sind. Auf diese Weise wird es möglich, eine geeignete relative Position der Elemente zueinander sicherzustellen, wodurch das übertragbare Drehmoment optimiert werden kann.It is particularly advantageous if one control unit and two connected to it Sensors are provided through which the position of the drive shaft and / or the outer rotatable element and the position of the output shaft and / or innermost rotatable element can be detected. In this way it becomes possible ensure an appropriate relative position of the elements to each other, whereby the transmissible torque can be optimized.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Generator vorgesehen, der durch die Abtriebswelle antreibbar ist und dessen Leistungsaus gang wenigstens teilweise zu einer mit der Antriebseinheit verbundenen Energie versorgung zurückführbar ist.According to a further embodiment of the present invention, there is a generator provided, which can be driven by the output shaft and whose output gear at least partially to an energy connected to the drive unit supply is traceable.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Further details and advantages of the present invention are based on a illustrated in the drawing embodiment illustrated. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von drei Gängen der Magnetspiralen eines ersten rotierbaren Elementes im 180°-Schnitt, Fig. 1 is a perspective view of three courses of the magnetic coils of a first rotatable element in the 180 ° cut,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von sechs Gängen der Magnetspira len eines zweiten rotierbaren Elementes im 180°-Schnitt, Fig. 2 is a perspective view of six passages of the magnetic Spira len a second rotatable element at a 180 ° cut,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von zwölf Gängen der Magnetspiralen eines dritten rotierbaren Elementes im 180°-Schnitt, Fig. 3 is a perspective view of twelve courses of the magnetic coils of a third rotatable element in the 180 ° cut,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Anordnung der Magnetspiralen gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 im 180°-Schnitt, Fig. 4 is a perspective view of the arrangement of the magnet coils according to Fig. 1 to Fig. 3 in the 180 ° cut,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Magnetelemente der Magnet spiralen des ersten, zweiten und dritten rotierbaren Elementes, Fig. 5 is a schematic representation of the magnetic elements of the magnetic coils of the first, second and third rotatable element,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Anordnung der Magnetspiralen des ersten, zweiten und dritten rotierbaren Elementes, Fig. 6 is a schematic representation of the arrangement of the magnet coils of the first, second and third rotatable element,

Fig. 7 eine Längsschnittdarstellung durch die erfindungsgemäßen Ma gnetspiralen des ersten, zweiten und dritten rotierbaren Elementes, Fig. 7 is a longitudinal sectional view through the inventive Ma gnetspiralen of the first, second and third rotatable element,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Kraftübertragungssystems mit Kraftübertragungsvorrichtung und Fig. 8 is a schematic representation of a power transmission system with a power transmission device and

Fig. 9, Fig. 10 die antriebs- und abtriebsseitige Anordnung der rotierbaren Grund körper. Fig. 9, Fig. 10, the drive and driven side arrangement of the rotatable base body.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen die erfindungsgemäßen Magnetspiralen 12, 22, 32 eines ersten, zweiten und dritten rotierbaren Elementes der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung. Die Magnetspiralen 12, 22, 32 bestehen aus versetzt angeordneten Magnetelementen 12', 22', 32', die eine einer idealen Spirale zumin dest angenäherte Form aufweisen. Gemäß Fig. 1 sind auf dem dargestellten Län genabschnitt des ersten rotierbaren Elementes 3 Gänge der Magnetspiralen 12 vorgesehen. Umfaßt das erste rotierbare Elemente einen Grundkörper zur Fixie rung der Magnetspiralen 12, erstrecken sich die Pole der Magnetspiralen 12 bzw. der Magnetelemente 12' von dem Innenumfang der Ausnehmung des Grundkör pers. Figs. 1 to 3 show magnetic helices of the invention 12, 22, 32 of a first, second and third rotatable element of the power transmission device according to the invention. The magnetic spirals 12 , 22 , 32 consist of staggered magnetic elements 12 ', 22 ', 32 'which have an at least approximate shape to an ideal spiral. According to Fig. 1 are shown on the County gene segment of the first rotatable element 3 courses of the magnetic coils 12 are provided. Comprises the first rotatable elements comprise a base body for Fixie tion of the magnetic coils 12, the poles of the magnet coils 12 extend or the magnet elements 12 'from the inner periphery of the recess of Grundkör pers.

Fig. 2 zeigt die Magnetspiralen 22 des zweiten rotierbaren Elementes im 180°- Schnitt und verdeutlicht, daß die Anzahl der Gänge pro Längeneinheit gegenüber den Magnetspiralen 12 gemäß Fig. 1 verdoppelt ist. Für den Betrieb der erfin dungsgemäßen Vorrichtung ist es erforderlich, daß die Pole der Magnetspiralen 22 bzw. der Magnetelemente 22' mit den Polen der Magnetspirale 12 des ersten Ele mentes in Wechselwirkung treten können. Das zweite rotierbare Element, das aus den Magnetspiralen 22 bestehen oder diese umfassen kann, ist in der Ausnehmung des ersten rotierbaren Elementes wenigstens teilweise aufnehmbar. Das zweite rotierbare Element weist seinerseits eine Ausnehmung auf, in die sich die Pole der Magnetspiralen 22 erstrecken. FIG. 2 shows the magnetic spirals 22 of the second rotatable element in a 180 ° section and illustrates that the number of gears per unit length is doubled compared to the magnetic spirals 12 according to FIG. 1. For the operation of the device according to the invention, it is necessary that the poles of the magnetic spirals 22 or the magnetic elements 22 'can interact with the poles of the magnetic spiral 12 of the first element. The second rotatable element, which may consist of or may comprise the magnetic spirals 22 , can be at least partially received in the recess of the first rotatable element. The second rotatable element in turn has a recess into which the poles of the magnetic spirals 22 extend.

In die Ausnehmung des zweiten rotierbaren Elementes ist gemäß dem vorliegen den Ausführungsbeispiel ein drittes rotierbares Element einführbar, das seinerseits die Magnetspiralen 32 aufweist. Erfindungsgemäß weisen diese eine Gangdichte auf, die wenigstens doppelt so groß ist wie die Gangdichte der Magnetspiralen 22 des zweiten rotierbaren Elementes. Um die notwendige Wechselwirkung zwischen dem zweiten Element und dem dritten Element bzw. den zugehörigen Magnetspi ralen 22, 32 zu erreichen, erstrecken sich die Magnetspiralen 32 bzw. die Magne telemente 32' des dritten Elementes am Außenumfang des dritten Elementes und können somit mit den am Innenumfang des zweiten Elementes befindlichen Polen der Magnetspiralen 22 in Wechselwirkung treten.According to the present exemplary embodiment, a third rotatable element, which in turn has the magnetic spirals 32 , can be inserted into the recess of the second rotatable element. According to the invention, these have a pitch that is at least twice as large as the pitch of the magnetic spirals 22 of the second rotatable element. To achieve the necessary interaction between the second member and the third member or the associated Magnetspi eral 22, to reach 32, the magnetic coils 32 extend or the Magne sliding members 32 'of the third member on the outer periphery of the third member and can therefore with the most The inner circumference of the poles of the magnetic spirals 22 located in the second element interact.

Fig. 4 zeigt die Magnetspiralen 12, 22, 32 des ersten, zweiten und dritten rotierba ren Elementes und verdeutlicht die Anordnung der Spiralen 12, 22, 32 zueinander. Die Gangdichte der Magnetspiralen steigt erfindungsgemäß von dem äußersten ersten Element zu dem innersten dritten Element. Dadurch wird nicht nur eine Zu nahme der Rotationsgeschwindigkeit der rotierbaren Elemente sondern auch eine Zunahme des Drehmoments erreicht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß neben den Abstoßungskräften, die eine dem Zahnradeingriff eines Getriebes entspre chende Funktion erfüllen, auch Anziehungskräfte vorhanden sind, wodurch sich eine Impulsenergie in Wechselwirkung einstellt. Während erfindungsgemäß bereits von dem ersten zum zweiten Element bzw. von der ersten Magnetspirale 12 zu der zweiten Magnetspirale 22 eine Zunahme der Geschwindigkeit und des Drehmo mentes erfolgt, ist es möglich, diesen Effekt weiter durch die Vorsehung weiterer rotierbarer Elemente bzw. Magnetspiralen zu verstärken. Erfindungsgemäß erhöht sich dieser Effekt mit der Anzahl der verschalteten Elemente. Fig. 4 shows the magnetic coils 12, 22, 32 of the first, second and third rotierba ren element and illustrates the arrangement of the spirals 12, 22, 32 to each other. According to the invention, the pitch density of the magnetic spirals increases from the outermost first element to the innermost third element. This not only increases the rotational speed of the rotatable elements, but also increases the torque. This is due to the fact that in addition to the repulsive forces which fulfill a function corresponding to the gear meshing of a transmission, there are also attractive forces, as a result of which a pulse energy interacts. While the present invention is carried out already from the first to the second element or from the first solenoid coil 12 to the second solenoid coil 22, an increase of speed and Drehmo mentes, it is possible to enhance this effect further by the provision of additional rotatable members or magnet coils. According to the invention, this effect increases with the number of elements connected.

Eine Simulationsrechnung mit dem Magnetmaterial Neodym 245 hat die folgenden Werte ergeben. Zugrundegelegt wurde ein Durchmesser des ersten rotierbaren Elementes von 220 mm, des zweiten rotierbaren Elementes von 160 mm und des dritten rotierbaren Elementes von 100 mm. Die Länge der Elemente betrug einheit lich 400 mm. Ferner wurde eine Axiallänge der Magnetelemente von 5 mm und ei ne Magnethöhe von 30 mm zugrundegelegt. Bei einer Gangdichte von 3, 6 und 12 für die Magnetspiralen des ersten, zweiten und dritten rotierbaren Elements wurden Drehzahlen von 3.000 U/min. 6.000 U/min und 12.000 U/min für das außen liegen de erste, das zweite und das innenliegende dritte rotierbare Element ermittelt, was einer Geschwindigkeitszunahme um den Faktor 4 entspricht. Die übertragene Lei stung betrug dabei 0,021 MW.A simulation calculation with the magnetic material neodymium 245 showed the following values. The basis was a diameter of the first rotatable element of 220 mm, the second rotatable element of 160 mm and the third rotatable element of 100 mm. The length of the elements was 400 mm. Furthermore, an axial length of the magnet elements of 5 mm and a magnet height of 30 mm were taken as a basis. With a pitch of 3, 6 and 12 for the magnetic spirals of the first, second and third rotatable element, speeds of 3,000 rpm were achieved. 6,000 rpm and 12,000 rpm for the outer, the first, the second and the inner third rotatable element determined, which corresponds to a speed increase by a factor of 4. The transmitted power was 0.021 MW.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der Magnetelemente 12', 22' und 32' der rotierbaren Elemente im Querschnitt der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvor richtung. Fig. 5 shows a schematic representation of the magnetic elements 12 ', 22 ' and 32 'of the rotatable elements in cross-section of the force transmission device according to the invention.

In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Anordnung der Magnetelemente 12', 22', 32' der rotierbaren Elemente im Längsschnitt dargestellt. Hierbei wird deutlich, daß jeweils eine Magnetspirale des äußersten ersten rotierbaren Elementes zwei Magnetspiralen des zweiten Elementes und diesen jeweils wiederum zwei Magnet spiralen des innenliegenden dritten Elementes zugeordnet sind. Die Bezeichnun gen N und S verdeutlichen die Polarisation der Magnetelemente. Fig. 6 verdeutlicht, daß einerseits Abstoßungskräfte zwischen den jeweiligen gleichsinnigen Polen der Magnetelemente 12', 22', 32' vorliegen was dazu führt, daß die entsprechenden Magnetspiralen des benachbarten Elementes vor den Magnetspiralen hergescho ben werden. Neben diesen Abstoßungskräften liegen Anziehungskräfte vor, die dadurch entstehen, daß beispielsweise vom Nordpol des zweiten Magnetelementes 22' eine Wechselbeziehung zum Südpol des ersten Magnetelementes 12' besteht. Dadurch kommt es zu einer Impulsenergie in Wechselwirkung, wobei die Ge schwindigkeit und das Drehmoment von Magnetspirale zu Magnetspirale zu kleine ren Durchmessern zunimmt.In Fig. 6 is a schematic representation of the arrangement of the magnet elements 12 ', 22', illustrated 32 'of the rotatable members in longitudinal section. It is clear here that one magnetic spiral of the outermost first rotatable element is assigned two magnetic spirals of the second element and these in turn are each associated with two magnetic spirals of the inner third element. The designations N and S illustrate the polarization of the magnetic elements. Fig. 6 illustrates that, on the one hand, repulsive forces exist between the respective poles of the same direction of the magnetic elements 12 ', 22 ', 32 ', which leads to the corresponding magnetic spirals of the adjacent element being pushed in front of the magnetic spirals. In addition to these repulsive forces, there are attractive forces which arise because, for example, there is an interrelation from the north pole of the second magnetic element 22 'to the south pole of the first magnetic element 12 '. This leads to an interaction of impulse energy, the speed and the torque increasing from magnetic coil to magnetic coil to smaller diameters.

Fig. 7 verdeutlicht die Anordnung der Magnetspiralen 12, 22, 32 der rotierbaren Elemente im Längsschnitt. Hierbei wird deutlich, daß die Magnetspiralen 12, 22, 32 sämtlich gleichsinnig angeordnet sind, was zu einer entsprechend gleichsinnigen Rotation der Elemente führt. Die rotierbaren Elemente sind vorzugsweise konzen trisch angeordnet und weisen zwischen den aneinander grenzenden Außen- bzw. Innenflächen nur geringe Luftspalte auf, um den entsprechenden Rotationswider stand möglichst gering zu halten. Fig. 7 illustrates the arrangement of the magnetic spirals 12 , 22 , 32 of the rotatable elements in longitudinal section. It is clear here that the magnetic spirals 12 , 22 , 32 are all arranged in the same direction, which leads to a corresponding rotation of the elements in the same direction. The rotatable elements are preferably arranged concentrically and have only small air gaps between the adjacent outer or inner surfaces in order to keep the corresponding rotational resistance as low as possible.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 sind drei rotierbare Elemente vorgesehen, von denen das äußerste mit einer Antriebseinheit verbunden ist und das innerste mit der Abtriebswelle der erfindungsgemäßen Kraftübertra gungsvorrichtung in Verbindung steht. Neben den hier dargestellten drei Magnet spiralen bzw. drei rotierbaren Elementen können auch weitere Elemente vorgese hen sein, wodurch sich die Rotationsgeschwindigkeit und das Drehmoment erfin dungsgemäß entsprechend weiter erhöhen.According to the present embodiment of FIG. 7, three rotatable elements are provided, of which the outermost is connected to a drive unit and the innermost is connected to the output shaft of the power transmission device according to the invention. In addition to the three magnet spirals or three rotatable elements shown here, other elements can also be provided, whereby the speed of rotation and the torque according to the invention further increase accordingly.

Fig. 8 zeigt ein Kraftübertragungssystem mit der erfindungsgemäßen Kraftübertra gungsvorrichtung 100, die im vorliegenden Fall aus einem äußeren 10 sowie einem inneren rotierbaren Element 20 besteht. Das äußere rotierbare Element 10 ist mit tels der Antriebswelle 210 mit der Antriebseinheit 200 verbunden, die ihrerseits mit der Energieversorgung 600 in Verbindung steht. Die Rotation des äußeren Ele mentes 10 bewirkt eine Rotation des inneren Elementes 20 mittels der magneti schen Kraftübertragung der (nicht dargestellten) Magnetspiralen. Die Rotation des inneren Elementes 20 wird mittels der Abtriebswelle 310 auf einen Generator 400 übertragen, dessen Leistungsausgang 410 wenigstens teilweise zu der Energiever sorgung 600 zurückgeführt wird. Statt des Generators 400 kann auch eine beliebige andere Last vorgesehen sein. An der Energieversorgung 600 ist ein weiterer Ver braucher 700 angeschlossen. Fig. 8 shows a power transmission system with the power transmission device 100 according to the invention, which in the present case consists of an outer 10 and an inner rotatable element 20 . The outer rotatable element 10 is connected by means of the drive shaft 210 to the drive unit 200 , which in turn is connected to the energy supply 600 . The rotation of the outer element 10 causes a rotation of the inner element 20 by means of the magnetic force transmission of the (not shown) magnetic spirals. The rotation of the inner element 20 is transmitted by means of the output shaft 310 to a generator 400 , the power output 410 of which is at least partially returned to the power supply 600 . Any other load can also be provided instead of the generator 400 . Another consumer 700 is connected to the power supply 600 .

Ferner ist eine Steuereinheit 500 vorgesehen, die von der Energieversorgung 600 gespeist wird und die mit den Sensoren 510, 520 in Verbindung steht. Diese erfas sen die Positionen der Antriebswelle 210 sowie der Abtriebswelle 310 und überge ben diese Daten an die Steuereinheit 500. Diese ermittelt, ob ein günstiger relativer Drehwinkel zwischen beiden Wellen 210, 310 vorhanden ist, und gibt ein entspre chendes Signal an die Antriebseinheit 200.Furthermore, a control unit 500 is provided, which is fed by the energy supply 600 and which is connected to the sensors 510 , 520 . These detect the positions of the drive shaft 210 and the output shaft 310 and pass this data on to the control unit 500 . This determines whether there is a favorable relative angle of rotation between the two shafts 210 , 310 and gives a corresponding signal to the drive unit 200 .

Die Fig. 9 und 10 stellen das antriebs- und abtriebsseitige Ende der rotierbaren Grundkörper 10, 20, 30 dar. Die rotierbaren Grundkörper 10, 20, 30 sind als zylin drische Körper ausgeführt und mittels Wälzlagern gelagert. Die rotierbaren Grund körper 10, 20, 30 weisen Magnetspiralen auf, deren Pole sich erfindungsgemäß auf deren Innen- oder Außenseite erstrecken. FIGS. 9 and 10, the driving and driven side end of the rotatable body 10, 20, 30. The rotatable base member 10, 20, 30 are performed as zylin-cylindrical body and mounted by means of rolling bearings. The rotatable base body 10 , 20 , 30 have magnetic spirals, the poles of which extend according to the invention on the inside or outside.

Fig. 9 verdeutlicht, daß der erste rotierbare Grundkörper 10 das äußerste Element bildet und mit dem Antrieb verbunden ist. Fig. 10 entnimmt man, daß der innenlie gende rotierbare Grundkörper 30 mit der Abtriebswelle 310 verbunden ist. Fig. 9 illustrates that the first rotatable base body 10 forms the outermost element and is connected to the drive. Fig. 10 it can be seen that the inner lying rotating base 30 is connected to the output shaft 310 .

Claims

1. Magnetic power transmission device with at least two rotatable elements, each having one or more magnetic spirals ( 12 , 22 , 32 ), characterized in that the rotatable elements are at least partially interchangeable and designed such that the pitch of the magnetic spirals ( 12 , 22nd , 32 ) of an accommodated rotatable element is at least twice as large as the pitch of the magnetic spirals ( 12 , 22 , 32 ) of an adjacent rotatable element which accommodates them.

2. Magnetic power transmission device according to claim 1, characterized in that the rotatable elements consist of the magnetic spirals ( 12 , 22 , 32 ) and the magnetic spirals ( 12 , 22 , 32 ) are rotatably mounted in their end regions.

3. Magnetic power transmission device according to claim 1, characterized in that the rotatable elements comprise a first ( 10 ) and a second rotatable base body ( 20 ), both of which have one or more magnetic spirals ( 12 , 22 , 32 ), the first base body ( 10 ) has a recess in which the second base body ( 20 ) is at least partially receivable and the poles of the magnetic spirals of the first base body ( 10 ) from the inner circumference of the recess and the poles of the magnetic spirals of the second base body ( 20 ) whose outer circumference he stretch.

4. Power transmission device according to claim 3, characterized in that the second base body ( 20 ) has a recess for receiving further rotatable barer base body, the further base body each having a recess and one or more magnetic spirals and the poles of the magnetic spirals each on the Extend the outer circumference of the basic body and on the inner circumference of the recess.

5. Power transmission device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the magnetic spirals ( 12 , 22 , 32 ) consist of offset or arranged in series magnetic elements ( 12 ', 22 ', 32 ').

6. Power transmission device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the pitch angle of the magnetic spirals ( 12 , 22 , 32 ) is 2 ° to about 60 °, preferably 5 ° to 30 ° and in particular about 15 °.

7. Power transmission device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the base body ( 10 , 20 ) have a cylindrical outer and inner surface.

8. Power transmission device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the magnetic spirals ( 12 , 22 , 32 ) are surrounded by a layer of non-magnetic material, which consists in particular of titanium, precious metal, plastic or ceramic and preferably a thickness of less than 0.2 mm.

9. Power transmission device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the rotatable elements by an Ab was less than 1/100, preferably about 1/1000 of their diameter, are separated from each other.

10. Power transmission device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the rotatable elements are not under supported length of about 1 to 50 times, preferably about 2 times Chen of diameter.

11. Power transmission system characterized by a power transmission device ( 100 ) according to one or more of claims 1 to 10, with a drive unit ( 200 ) with a drive shaft ( 210 ) and with an output shaft ( 310 ) which can be connected to a load, the external ßerste of the rotatable elements ( 10 ) of the power transmission device ( 100 ) by the drive unit ( 200 ) and the output shaft ( 310 ) through the innermost of the rotatable elements ( 20 ) can be driven.

12. Power transmission system according to claim 11, characterized in that a control unit ( 500 ) and two associated sensors ( 510 , 520 ) are seen through which the position of the drive shaft ( 210 ) and / or the outermost rotatable element ( 10 ) and the position of the output shaft ( 310 ) and / or the innermost rotatable element ( 20 ) can be detected.

13. Power transmission system according to claim 11 or 12, characterized in that a generator ( 400 ) is provided which can be driven by the output shaft ( 310 ) and whose power output ( 410 ) at least partially to egg ner with the drive unit ( 200 ) connected power supply ( 600 ) is too traceable.